ابر‌های طوفانی تشعشعات گامای غیر‌معمولی تولید می‌کنند

صاعقه‌ها اگرچه انرژی زیادی دارند، اما پرانرژی‌ترین بخش طوفان نیستند. تشعشعات گاما نیز در فوران‌هایی به نام جرقه‌های پرتو گامای زمینی (TGF) شکل می‌گیرند که می‌توانند تا صد می‌کروثانیه دوام بیاورند و از صاعقه‌های پس از آن طولانی‌تر هستند.

داده‌های موجود نشان می‌دهد که جرقه‌های پرتو گامای نسبتا نادرند. اکنون دانشمندان در یک مطالعه تازه از یک هواپیمای تحقیقاتی ناسا برای مشاهده دقیق‌تر این پدیده بهره برده‌اند.

این هواپیما که با حسگر‌های اندازه‌گیری پرتو‌های گاما، رعد و برق و انتشار امواج مایکروویو مجهز بود، ده پرواز بر فراز ابر‌های طوفانی در دریای کارائیب و آمریکای مرکزی در ارتفاع بیست کیلوم‌تری درست بالای ابر‌ها انجام داد.

تیم تحقیقاتی در مجموع این ده پرواز، چهل و شش TGF را مشاهده کرد که بسیار بیش‌تر از حد انتظار بود. نکته مهم این است که تنها سه یا چهار مورد از آن‌ها به اندازه کافی روشن بودند که از فضا قابل تشخیص باشند. این مطلب توضیح می‌دهد که چرا قبلا بسیار نادر به نظر می‌رسیدند.

این پژوهش انواع جدیدی از انتشارات گاما را آشکار کرد که آشکارساز‌های فضایی قادر به تشخیص آن‌ها نبوده‌اند. این پالس‌ها شامل یک مجموعه پالس هستند که دو هزار و پانصد برابر طولانی‌تر از TGF دوام می‌آورند و نام فلاش‌های پرتو گامای سوسوزن (FGF) بر آن‌ها گذاشته شده است.

در کل، بیست و چهار مورد از این ها طی پنج پرواز از این ده پرواز شناسایی شد و هفده مورد از آن‌ها به شدت با صاعقه‌ها همزمان شدند.

نوع سومی از انتشار گاما نیز در نه پرواز از ده پرواز شناسایی شد. این‌ها نوعی درخشش کم و آهسته بودند که گاهی انرژی را برای تشکیل TGF و FGF افزایش می‌دهند.

در یک مورد، محققان یک ابر طوفانی و مولد صاعقه را به وسعت بیش‌تر از نه هزار کیلوم‌تر مربع شناسایی کردند که از ابتدای پرواز هواپیما حداقل برای مدت سه ساعت کامل می‌درخشید. محققان نمی‌توانند با یقین بگویند که این ابر طوفانی چه زمانی قبل از آغاز پرواز می‌درخشیده و چه مقدار پس از فرود هواپیما به درخشش خود ادامه داده است.

در مورد اینکه چرا این اتفاق می‌افتد، به نظر می‌رسد که فعالیت الک‌تریکی در ابر‌ها در طول طوفان، می‌دان‌های الک‌تریکی قوی تشکیل می‌دهد که باعث شتاب ذراتی مانند الک‌ترون می‌شود. وقتی این‌ها با مولکول‌های هوا برخورد می‌کنند، می‌توانند آبشاری از برخورد‌های دیگر را شکل دهند که در نهایت منجر به واکنش‌های هسته‌ای می‌شود. این واکنش‌ها باعث انتشار پرتو‌های گاما قابل تشخیص شده و حتی می‌توانند پرتو‌های پادماده با عمر کوتاه تشکیل دهند.

تا به امروز چیز‌های بیش‌تری در مورد آنچه در ابر‌ها در طول طوفان می‌گذرد نمی‌دانستیم، اما داده‌های تازه نشان می‌دهند که امکان‌پذیر است بین این درخشش‌های پرتو گاما و آغاز رعد و برق ارتباط وجود داشته باشد.

این پژوهش در دو مطالعه در مجله نیتشر منتشر شده است.